ES2243113B1 - Sistema de extraccion de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino. - Google Patents

Sistema de extraccion de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino. Download PDF

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Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino. El sistema se basa en intercalar, entre el buque (3) hundido en el fondo marino y una o más embarcaciones (2) de superficie, unos flotadores sumergibles (1) que se llenan de agua para utilizarse como lastre y permitir sumergir los mismos hasta la profundidad que se desee, quedando sujetos por cables (4) de la embarcación de superficie (2). Entre el buque hundido (3) y los flotadores (1), así como entre éstos y la embarcación de superficie (2), se dispone una manguera (6) que, mediante el succionado e impulsión con apropiadas bombas, posibilita la extracción del hidrocarburo desde el buque hundido (3) hasta la embarcación de superficie (2). Cada uno de los flotadores sumergibles (1), además de la cámara para el agua de lastre, cuenta con una cámara estanca (5) para las máquinas y bombas tanto de succionado como de bombeo del agua desde los flotadores (1) a la superficie, permitiendo con ello el ascenso hasta la superficie de dichos flotadores (1), una vez finalizada la extracción del hidrocarburo.

Description

Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino.
Objeto de la invención
La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de extracción de hidrocarburos y similares, previsto fundamental y preferentemente para la extracción de residuos derivados del petróleo, como puede ser el chapapote u otros residuos similares, que se encuentran en el fondo marino contenidos en los tanques de un buque hundido.
El objeto de la invención es poder extraer este tipo de residuos mediante unos grandes flotadores sumergibles y relacionados con el buque, en los que está establecida una cámara destinada a ser llenada de agua para actuar como lastre y una cámara o sala de máquinas en la que están establecidos los medios para el bombeo del agua, así como para permitir el succionado y paso del hidrocarburo que se va extrayendo hasta el exterior.
Antecedentes de la invención
Son sobradamente conocidos los problemas y enormes pérdidas económicas que supone el derrame o vertido de hidrocarburos o residuos derivados del petróleo (chapapote) sobre el mar, ya que supone una contaminación de la fauna marina, así como de las costas, playas, etc., con graves consecuencias que afectan en el momento, a corto y a largo plazo, tanto al ecosistema de la propia fauna como a todas aquellas personas que viven de la pesca y, por ende, relacionados con ella, y por lo tanto los consumidores y la sociedad en general.
Son conocidos también los problemas que supone la recogida de esos vertidos de hidrocarburos en las zonas próximas a las costas, ya que cuando los vertidos son considerables la recogida total o mayor parte del vertido resulta imposible.
Por otro lado, cuando un buque de transporte de hidrocarburos se hunde en zonas no lejanas a las costas, además de los problemas anteriormente referidos, puesto que en un hundimiento siempre se producen vertidos, hay que añadir el hecho del problema que supone el hidrocarburo contenido en los tanques de ese buque hundido, ya que en mayor o menor plazo los tanques se deteriorarán y el hidrocarburo saldrá al exterior, alcanzando la superficie del agua por ser de menor densidad que ésta.
En la actualidad se utiliza un sistema que permite extraer el hidrocarburo de un buque hundido, basado en un robot que se sumerge hasta alcanzar el buque y se acopla al casco de éste para que a través de una boca apropiada ir sustrayendo el hidrocarburo, bombeándolo a través de una manguera hasta una embarcación situada en la superficie, todo ello en combinación con un cable de energía desde la embarcación de superficie hasta el robot para permitir el control de éste, así como un conducto para el bombeo de agua desde la superficie con el fin de conseguir empujar el hidrocarburo hacia arriba y permitir posteriormente el bombeo de la mezcla al exterior.
Este sistema, si bien ha sido utilizado con eficacia en la extracción de hidrocarburos contenido en buques hundidos, no es menos cierto que la extracción se ha realizado a profundidades inferiores a los 1.000 metros, ya que a partir de estas profundidades las presiones van progresivamente aumentando haciendo inviables los sistemas hasta ahora utilizados.
Descripción de la invención
El sistema objeto de la invención está concebido de manera tal que permite extraer hidrocarburos o residuos similares a profundidades que pueden sobrepasar los 3.500 metros, resolviendo con ello los problemas actuales que afectan, por ejemplo, al famoso y conocido Prestige partido en dos y hundido a una profundidad de alrededor de 3.500 metros, y con una carga de hidrocarburo en sus tanques que sobrepasa las 37.000 Toneladas, entre ambas mitades del buque.
Concretamente, el sistema de la invención se basa en situar entre la superficie del mar y el buque hundido del que se pretende extraer el hidrocarburo, uno o más flotadores sumergibles, dependiendo de la profundidad, los cuales contarán en cada caso con una cámara que ha de ser llenada de agua para cumplir la función de lastre, así como una cámara estanca constituida en una sala de máquinas o de bombeo, la cual es controlada y gobernada desde la superficie, concretamente desde una embarcación situada en la superficie destinada a recibir el hidrocarburo que se va extrayendo. Esa embarcación de superficie está prevista para sujetar, mediante apropiados cables, el flotador o flotadores sumergibles, pudiendo disponer dos embarcaciones de superficie para conseguir una mayor estabilización.
El flotador o flotadores sumergibles están también relacionados entre sí y con el buque hundido, a través de una manguera en la que pueden estar establecidos dos o tres conductos concéntricos, uno para la introducción de aire frío destinado a refrigerar las cámaras o salas de bombeo y poder acceder al tanque hundido; otro para salida de aire caliente que por su menor peso ascenderá fácilmente, y otro mas, que será el central, para la extracción del hidrocarburo y lastre. Lógicamente la aplicación de aire frío y salida de aire caliente anteriormente referidos, está prevista en aquellas situaciones en las que las bombas de succionado e impulsión puedan trabajar también, además de con energía eléctrica o hidráulica, con combustible, tal como fuel oil, en cuyo caso se requiere refrigeración y salida de aire.
El conducto central de extracción del hidrocarburo es el mismo que el conducto para introducir y extraer el agua de lastre, ya que una vez alcanzado el equilibrio en el punto de sumergibilidad pretendido para cada flotador sumergible, se deja de inyectar agua y ésta se mantiene hasta el final de la operación de extracción, por lo que a través de ese mismo conducto puede llevarse a efecto la extracción del hidrocarburo contenido en el buque hundido.
Entre la embarcación y cada uno de los flotadores sumergibles intermedios va dispuesta una manguera, mientras que en la cámara de bombeo de cada flotador sumergible van montadas, entre otros elementos, una bomba de extracción del agua procedente del flotador inmediatamente inferior y una bomba de impulsión de agua para la elevación de ésta hasta el flotador inmediatamente superior, o en su caso, hasta la superficie.
Las bombas y demás elementos que intervienen en el funcionamiento y previstas en la cámara de bombeo, son gobernadas a través de los oportunos cables de comunicaciones que pueden discurrir por el conducto de aplicación de aire fresco.
El succionado se efectúa con la colaboración de un robot aplicado sobre el casco del buque hundido para que, a través de la respectiva boca, se realice el succionado del hidrocarburo. A dicho robot, como es lógico, estará conectada la manguera para el trasiego del hidrocarburo hasta la embarcación de superficie.
En proximidad al extremo inferior de la manguera se han previsto unos inyectores con una disposición inclinada que permiten la entrada del agua del mar, que por ser de gran presión a esas profundidades, produce una impulsión hacia arriba que colabora en la extracción del hidrocarburo hasta la superficie, produciendo asimismo un efecto neutralizador de la presión que ejerce el mar en las paredes del tubo, además de que esa entrada de presión de agua colabora en mantener la manguera sin que el hidrocarburo se adhiera tanto a la superficie interna de tal manguera.
En relación con los conductos de la manguera, los mismos pueden estar formados por el conducto interior para succión y bombeo y el conducto exterior con sectores o compartimentos, unos para los conductores o cables de comunicaciones y para la aplicación de aire frío, otros para la salida de aire caliente, mientras que otros de esos compartimentos del conducto externo referido pueden estar rellenos de un material flotador, pudiendo ser la compartimentación establecida de muy diversas formas siempre que sean independientes.
En una variante de realización, prevista para cuando el hidrocarburo se encuentre en un estado más solidificado de lo normal, en cuyo caso resulta difícil efectuar la succión del mismo, el sistema se complementará con un flotador sumergible especial capaz de alcanzar el fondo marino y ser situado junto al buque hundido, de manera que mediante un robot y los medios de conexión apropiados se realizará un trasvase, prácticamente en horizontal, de hidrocarburo desde los tanques del buque hundido hasta ese sumergible especial, contando éste también con una cámara de carga de agua como lastre y una cámara de carga de hidrocarburo.
También cabe la posibilidad de introducir una especie de conducto interior y una malla o filtro para conseguir la separación entre lastre e hidrocarburo, una vez en el interior del tanque.
En esta segunda variante de realización, a medida que se va succionando hidrocarburo y cargando el flotador sumergible especial de tal producto, simultáneamente se bombea y succiona desde la superficie agua del flotador, quedando reemplazado el agua de lastre por la entrada de hidrocarburo. El flotador sumergible tenderá a flotar hacia arriba mediante la extracción de lastre reemplazado por aire, el cual produce un efecto flotador.
En esta segunda variante de realización, con anterioridad y con posterioridad al robot de acoplamiento al buque hundido, se prevén válvulas que convenientemente gobernadas permiten abrir y cerrar el conducto de trasiego, todo de acuerdo con las necesidades operativas.
Para que los flotadores sumergibles ofrezcan mayor resistencia, se ha previsto que los mismos sean de una configuración preferentemente redondeada y estén además dotados de unas cavidades en las que se podrá inyectar un material ligero como, por ejemplo, poliespán, colaborando en la flotabilidad correspondiente.
Por otro lado, se ha previsto que los flotadores sumergibles puedan ir relacionados sucesivamente entre sí o ser independientes y estar cada uno de ellos relacionado con la embarcación de superficie, aunque tanto las mangueras de agua como las de hidrocarburo estarán conectadas sucesivamente desde la embarcación de superficie hasta el sumergible más inferior y de éste al buque hundido.
Como es lógico, y ya haciendo alusión a características técnicas en cuanto a la fase operativa de succionado, es necesaria una entrada de aire o agua en cada tanque para la salida de fuel.
Por otra parte, cabe citar igualmente el hecho de que la manguera estará protegida mediante cables sujetos directamente al flotador superior del que se deriva la manguera hacia abajo, soportando dichos cables el peso de la manguera y minimizando con ello los efectos de la carga.
También cabe destacar el hecho de que en el funcionamiento del robot pueden intervenir sistemas neumáticos e hidráulicos, en cuyo caso se dispondrá un manguito por el mismo conducto de los cables o de forma independiente.
Breve descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de llegar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompañan a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los cuales se comprenderá más fácilmente las innovaciones y ventajas del sistema de extracción de hidrocarburos realizado de acuerdo con el objeto de la invención.
Figura 1.- Muestra una representación esquemática de una forma de realización del sistema, viéndose una embarcación de superficie sobre el mar, así como dos flotadores sumergibles a una altura intermedia, con las correspondientes mangueras de succionado de hidrocarburo y lógicamente de agua, siendo dichas mangueras protegidas por unos cables que discurren longitudinalmente y de forma externa a las mangueras, vinculándose a éstas a través de anillas. En dicha figura se deja ver el extremo inferior de la manguera en correspondencia con la zona próxima al fondo del mar, y en ella un robot en disposición de acoplarse sobre uno de los tanques del buque hundido contenedor de hidrocarburo que se pretende extraer. Asimismo, en esta figura se dejan ver dos cables de sujeción y suspensión de los flotadores sumergibles desde la embarcación de superficie.
Figura 2.- Muestra, también de forma esquemática, una variante de realización en la que se ha previsto un flotador sumergible dispuesto sobre el fondo para hacer un primer trasvase del hidrocarburo desde el buque hundido hasta ese flotador sumergible, y desde éste hasta la embarcación de superficie, pudiendo haber flotadores intermedios en la manguera que se deja ver ininterrumpidamente en esta variante de realización.
Figura 3.- Muestra una vista en sección transversal de lo que es una manguera para la extracción del hidrocarburo, en donde existe un conducto central para el hidrocarburo, otro intermedio para extracción de aire y otro perimetral para paso de los cables de comunicaciones y para la introducción de aire frío, pudiendo intercambiarse en sus funciones; es decir, el conducto exterior para el hidrocarburo y el interior para salida de aire.
Descripción de la forma de realización preferida
A la vista de las comentadas figuras, puede observarse cómo el sistema de la invención se basa en unos flotadores sumergibles 1 que se disponen a alturas intermedias entre una embarcación de superficie 2 destinada a recibir el hidrocarburo que se va a succionar y un buque hundido 3. Los flotadores sumergibles 1 son de configuración preferentemente redondeada para soportar mejor las grandes presiones sin deformarse, estando sujetos de la embarcación de superficie 2 a través de cables 4 y contando cada uno de ellos con una cámara destinada a ser llenada de agua para utilizarse como lastre, y una segunda cámara 5 donde se han previsto bombas de succión e impulsión, para el agua, ya que los flotadores sumergibles 1 se llenan de agua y se sumergen, hasta una altura determinada, quedando sujetos por los cables 4, de manera que a través de la manguera 6 se realizará el succionado del hidrocarburo desde el buque hundido 3 hasta la embarcación de superficie 2, contando esa manguera de succionado 6 con un robot 7 en su extremo inferior para acoplamiento a cada uno de los tanques del buque 3 y llevar a cabo el succionado e impulsión hacia arriba del hidrocarburo, operación que se realiza mediante bombas apropiadas, colaborando unos inyectores 8 situados en proximidad al extremo inferior de la manguera 6, a través de los cuales el agua a gran presión prevista en el fondo del mar se introduce por si misma en la manguera 6 y produce un empuje del hidrocarburo que se está succionando, colaborando en la extracción de éste y además evitando que dicho hidrocarburo se pegue sobre la superficie interna de las paredes de tal manguera 6, además de neutralizar la presión de fuera, lo cual es muy importante.
Una vez succionado el hidrocarburo del buque hundido 3, se extrae, a través de la misma manguera 6, el agua de lastre contenida en los flotadores sumergibles 1, haciendo que éstos floten por sí mismos hasta la superficie.
La manguera 6 está debidamente protegida y guiada mediante unos cables 9 que discurren longitudinal y externamente a la misma, que quedan sujetos a través de anillas 10, todo ello de manera tal que los cables 9 están sujetos en la parte inferior de los flotadores sumergibles 1 y en la parte inferior de la embarcación de superficie 2, con lo que el tramo correspondiente de manguera 6 queda suspendido del sumergible o de la embarcación de superficie, evitando con ello que dicha manguera esté sometida a los grandes esfuerzos que suponen su peso y la carga.
En la superficie pueden ir dos embarcaciones en lugar de una sola, relacionadas a modo de catamarán para conseguir una mayor estabilidad de todo el sistema.
En una variante de realización mostrada en la figura 2, que puede también incluir uno o varios flotadores sumergibles 1, incluye como característica fundamental la de contar con un flotador sumergible especial 1' concebido para alcanzar el fondo marino y almacenar el hidrocarburo del buque hundido al ir reemplazando el lastre por el propio hidrocarburo, o bien bombear directamente el hidrocarburo a la superficie.
En estas circunstancias, y mediante el correspondiente robot 7, se acopla entre el buque hundido 3 y el flotador sumergible especial 1' un conducto 11 a través del cual se trasvasa el hidrocarburo desde el buque 3 hasta el flotador sumergible 1', y una vez lleno el tanque de hidrocarburo, se succiona el agua contenida en el flotador mediante una entrada de aire, convirtiéndolo en flotador para salir a la superficie con la carga de hidrocarburo en su interior. Se contempla la posibilidad de utilizar flotadores intermedios 1 como en el caso anterior, contando siempre en el extremo inferior de la manguera 6 con los inyectores 8 que colaboran en el empuje, en este caso, del agua contenida en el flotador hasta la superficie. En el conducto 11 se incorporan unos inyectores 8' de las mismas características y funcionalidad que los inyectores 8 de la manguera 6.
En la figura 3 se muestra una forma de realización de la manguera 6, con el conducto central 6' que es por el que discurrirá el hidrocarburo en su extracción, así como el agua, una vez realizada la extracción del hidrocarburo, existiendo un segundo conducto concéntrico al anterior 6'', y un tercer conducto perimetral 6''', por el que discurren los cables 12 para el funcionamiento y gobierno de los distintos elementos que se dispondrán tanto en los flotadores sumergibles 1 como en el flotador especial 1' y por supuesto en el robot 7, como para el accionamiento de las bombas de succionado e impulsión, además de que a través de ese conducto 6''' se pueda aplicar aire frío hasta las salas de bombeo 5 establecidas en los flotadores sumergibles 1, mientras que a través del conducto intermedio 6'' sale el aire caliente que se pudiera generar en las salas de bombeo 5, y a su vez sirve de conducto de aire para la evacuación de lastre y tanques del buque hundido, cuando las bombas funcionen con combustible en lugar de eléctricamente.
En otra variante de realización, el flotador sumergible puede estar dotado de unos conductos de entrada y salidas orientables exteriormente de agua de mar, con apertura y cierre controlables y turbinas reversibles en giro, dotando así al flotador de una mayor autonomía para ser guiado hacia estribor o
babor.
También cabe la posibilidad de que el sistema de bombeo pueda ser sumergido sin el cuerpo general de flotador, por lo que se eliminaría la cámara de lastre/hidrocarburo en la primera realización descrita; en cuyo caso se complementaría con unas aletas antigiro para que no se enroscase sobre si misma en la operación de succionado.
Finalmente, y como opción, en los tanques del barco hundido se puede inyectar aire comprimido para facilitar la extracción de su contenido y ayudar a neutralizar la presión exterior. En este caso se podría introducir en el propio tanque del buque hundido una válvula antirretorno con llave de paso, de entrada de agua, que serviría para empujar el hidrocarburo al aspirador y a la vez neutralizar la presión exterior.

Claims (12)

1. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, que estando previsto para permitir la extracción a cualquier profundidad, y basándose en la utilización de un robot que se sumerge en el agua hasta alcanzar el buque hundido, acoplándose a éste para extraer por succionado el hidrocarburo contenido en el mismo, mediante bombeo, a través de una manguera acoplada por un extremo al robot, mientras que el extremo libre de tal manguera emerge al exterior para descargar sobre una embarcación de recogida situada en la superficie, se caracteriza porque entre la embarcación de superficie (2) y el buque hundido (3) se han previsto uno o más flotadores sumergibles (1), dependiendo de la profundidad a la que se encuentre el buque (3) del que se pretende extraer el hidrocarburo, contando el flotador o flotadores sumergibles (1) con una cámara para agua utilizable como lastre y una cámara (5) o sala de bombeo estanca para los distintos medios de extracción y bombeo del agua; con la particularidad de que entre la embarcación de superficie (2) y el flotador o flotadores sumergibles (1), así como entre éstos y el buque hundido (3), se han previsto correspondientes tramos de manguera (6) para succionado y extracción del hidrocarburo, desde el buque hundido (3) hasta la embarcación de superficie (2), cuya manguera (6) es susceptible de utilizarse para la extracción e impulsión de agua una vez finalizada la operación de succionado del hidrocarburo, para permitir la flotabilidad hasta la superficie de dicho flotador o flotadores 1; habiéndose previsto que el flotador o flotadores sumergibles (1) estén vinculados a la embarcación de superficie (2) a través de oportunos cables
(4).
2. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicación 1, caracterizado porque se incluyen dos embarcaciones de superficie (2), vinculadas entre sí para conseguir una óptima estabilidad.
3. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicación 1, caracterizado porque en la sala de máquinas estanca (5) de cada flotador o flotadores (1) se ha previsto una bomba de succionado y otra de impulsión de agua.
4. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicación 1, caracterizado porque la manguera (6) incluye tres conductos concéntricos (6', 6'' y 6'''), una para el hidrocarburo, otra para salida de aire caliente desde la cámara de máquinas estanca (5) y otra para el paso de cables (12) de comunicaciones para el control de los distintos aparatos y para la aplicación de aire frío hasta la cámara estanca (5) de cada flotador sumergible (1).
5. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicación 4, caracterizado porque la manguera (6) incluye un conducto central para el succionado y bombeo del hidrocarburo y agua de lastre, así como un conducto externo con varios compartimentos independientes, unos para aire frío, y cables de comunicación, otros para salida de aire caliente, y otros con un relleno de material flotador.
6. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicación 1, caracterizado porque la manguera (6) de succionado del hidrocarburo presenta, en proximidad a su extremo inferior, unos inyectores (8) que en disposición inclinada permiten la introducción a gran presión de agua del mar empujando el hidrocarburo en su extracción y limpiando las paredes internas de la propia manguera
(6).
7. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicación 1, caracterizado porque el flotador o flotadores sumergibles 1 presentan preferentemente una configuración tendente al redondeamiento, proporcionando una mayor resistencia contra la presión del agua.
8. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicaciones anteriores caracterizado porque la manguera o tramos de manguera (6) son guiadas, sujetas y protegidas en toda su longitud mediante cables (9) que discurren en proximidad y longitudinalmente a las mismas, estando dichos cables (9) sujetos por sus extremos entre el flotador o flotadores contiguos (1) y/o entre el superior de ellos y la embarcación de superficie (2), vinculándose a la manguera a intervalos regulares, a todo lo largo de ésta, a través de anillas (10) por las que son pasantes dichos cables (9).
9. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicación 1, caracterizado porque el flotador o flotadores sumergibles (1) están dotados de un medio aislante y de flotabilidad, inyectado en cavidades establecidas al efecto en la parte externa del propio flotador sumergible (1).
10. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se incluye un flotador sumergible especial (1') para permitir la extracción de hidrocarburo acusadamente solidificado, cuyo flotador especial (1') se sitúa sobre el fondo en el que está hundido el buque (3) y en proximidad a éste, para realizar el trasvase en horizontal del hidrocarburo semisolidificado desde dicho buque hundido (3) a dicho flotador sumergible especial (1'), habiéndose previsto que además de una cámara de máquinas incluya una cámara de agua utilizable como lastre para sumergibilidad hasta el fondo de dicho flotador (1'), y una segunda cámara de carga de hidrocarburo, de menor capacidad que la capacidad de la cámara de agua.
11. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicación 10, caracterizado porque la manguera (6) entre el flotador sumergible especial (1') y la embarcación de superficie (2), es susceptible de contar con flotadores intermedios y estar dotada en proximidad al extremo inferior de los correspondientes inyectores (8) para la entrada de agua a presión, colaborando en el empuje de la evacuación del agua contenida en la cámara (11) cuando se carga la cámara (12) de hidrocarburo desde el buque hundido (3).
12. Sistema de extracción de hidrocarburos y similares contenidos en tanques de buques hundidos en el fondo marino, según reivindicaciones 10 y 11, caracterizado porque entre el buque hundido (3) y el flotador sumergible especial (1'), se ha previsto un conducto con el correspondiente robot (7) para el trasvase del hidrocarburo desde dicho buque (3) hasta el flotador sumergible especial (1').
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